电器中的电动力计算课件

电器理论基础电器理论基础海南大学机电工程学院教学讲义海南大学机电工程学院教学讲义20142015学年第一学期学年第一学期电气工程及其自动化电气工程及其自动化2012级级张玲张玲 ling_Fundamentals of Electrical Apparatuses第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器理论基础电器理论基础第第1章章 绪论绪论第第2章章 电器的发热理论电器的发热理论第第3章章 电器的电动力理论电器的电动力理论第第4章章 电器的电接触理论电器的电接触理论第第5章章 电器的电弧理论电器的电弧理论第第6章章 电器的电磁机构理论电器的电磁机构理论20142014年年年年1010月月月月1010日日日日1 1第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论第第3章章 电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算3-5 触头间的电动力触头间的电动力3-6 电器的电动稳定性电器的电动稳定性2022/10/82022/10/82 2第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象电动力电动力(Electric Force)载流导体之间因载流导体之间因磁场磁场而受到力的作用而受到力的作用电动力的危害电动力的危害机械冲击机械冲击产生危害电弧产生危害电弧熔焊熔焊电动力的应用电动力的应用限流断路器触点速断限流断路器触点速断驱动电弧驱动电弧电磁炮、电磁弹射电磁炮、电磁弹射2022/10/82022/10/83 3第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象影响电动力的因素影响电动力的因素电流的种类、大小、方向电流的种类、大小、方向回路形状、相对位置、介质回路形状、相对位置、介质导体截面形状等导体截面形状等从从抑制抑制和和应用应用的角度来看，须对电动力作的角度来看，须对电动力作定量计算定量计算2022/10/82022/10/84 4第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论第第3章章 电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算3-5 触头间的电动力触头间的电动力3-6 电器的电动稳定性电器的电动稳定性2022/10/82022/10/85 5第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算电动力计算的常用方法电动力计算的常用方法毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律能量平衡法能量平衡法二者本质相同，但对具体问题各有方便之处。二者本质相同，但对具体问题各有方便之处。2022/10/82022/10/86 6第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律洛伦兹力洛伦兹力（Lorenz）的取向与的取向与I 相同相同 b b 为为 与与 的夹角的夹角 的方向由的方向由左手法则左手法则确定确定2022/10/82022/10/87 7第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律假设假设 为另一电流为为另一电流为 的载流导体的载流导体 产生产生毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律2022/10/82022/10/88 8第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律代入代入积分积分导体回路间的电动力与载流导体的电流、导体的长度、导导体回路间的电动力与载流导体的电流、导体的长度、导体间的相互位置以及导体间的介质有关。体间的相互位置以及导体间的介质有关。2022/10/82022/10/89 9第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算能量平衡原理（虚位移法）（虚功法）能量平衡原理（虚位移法）（虚功法）100kg60kg8m04m2mF?力平衡法力平衡法解解1m100kg60kg0M60kg100kg4m1m2m虚位移法虚位移法解解2022/10/82022/10/81010第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算能量平衡原理（虚功法）（虚位移法）能量平衡原理（虚功法）（虚位移法）导体系统中，导体产生导体系统中，导体产生位移所作的功位移所作的功等于系统等于系统贮能贮能（磁能）（磁能）的变化的变化x:广义坐标广义坐标 两个磁耦合的载流导体系统中，储能为两个磁耦合的载流导体系统中，储能为若某导体产生虚位移若某导体产生虚位移dx 时，电流不变时，电流不变已知系统的已知系统的L和和M，即可确定电动力即可确定电动力2022/10/82022/10/81111第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-2 计算电动力的基本方法和公式计算电动力的基本方法和公式能量平衡原理（虚功法）（虚位移法）能量平衡原理（虚功法）（虚位移法）I1=0I2=0I10；I20L1,L2与与x变化无关变化无关2022/10/82022/10/81212第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论第第3章章 电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算3-5 触头间的电动力触头间的电动力3-6 电器的电动稳定性电器的电动稳定性2022/10/82022/10/81313第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响 两两无限细无限细导体导体 l1，l2，分别通过电流分别通过电流 I1，I2b b :与与 之间的夹角之间的夹角B:I2在在dx处产生的磁感应强度处产生的磁感应强度毕奥毕奥-沙伐尔定律沙伐尔定律2022/10/82022/10/81414第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响 回路因数回路因数回路因数与导体回路的回路因数与导体回路的形状形状、长度长度、布置布置等因等因素有关素有关对于复杂回路，回路因数的对于复杂回路，回路因数的计算困难计算困难可通过可通过实验实验确定回路因数确定回路因数电动力实际上是一种电动力实际上是一种分布力分布力2022/10/82022/10/81515第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响 对于有限长直导线对于有限长直导线3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力2022/10/82022/10/81616第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力两平行无限长直线导体两平行无限长直线导体dl1l2I1I2L长度导体段的回路因数长度导体段的回路因数?总电动力总电动力电动力分布（电动力分布（单位长度单位长度上所受电动力）上所受电动力）电动力方向：电动力方向：同向相吸，异向相斥同向相吸，异向相斥2022/10/82022/10/81717第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力两平行有限长直线导体两平行有限长直线导体hr2r1l2l1dABCD若若l1=l2=l，且且齐头布置齐头布置d l无限长无限长直导线直导线有限长导体电动力分布不再均匀，导体有限长导体电动力分布不再均匀，导体l1上力的分布上力的分布2022/10/82022/10/81818第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力两垂直有限长直线导体两垂直有限长直线导体dr1OABl2l1CD导体导体l1上电动力的分布上电动力的分布(OA=0)2022/10/82022/10/81919第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力单圆圈形导体单圆圈形导体R圆形线圈自感圆形线圈自感电动力的作用和方向电动力的作用和方向?使线圈使线圈膨胀膨胀径向力径向力虚功法虚功法2022/10/82022/10/82020第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体回路对电动力的影响导体回路对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力 同轴两圆圈导体间同轴两圆圈导体间虚功法虚功法 若两线圈半径相同（若两线圈半径相同（r=R）2022/10/82022/10/82121第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论导体截面对电动力的影响导体截面对电动力的影响3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力利用利用微积分微积分的思想，得到电动力计的思想，得到电动力计算的算的一般公式一般公式截面因数与导体的截面因数与导体的截面形状截面形状、截面大小截面大小、相互距离相互距离有关有关一般来说：当导体相隔一般来说：当导体相隔空间距离空间距离大于导体大于导体截面周长截面周长时，时，kc1常将常将kc 制成制成曲线曲线以便查用以便查用 kh:回路因数（回路因数（k1,2）kc:截面因数截面因数2022/10/82022/10/82222第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论第第3章章 电器的电动力理论电器的电动力理论3-1 电器中的电动力现象电器中的电动力现象3-2 电器中的电动力计算电器中的电动力计算3-3 典型导体间的电动力典型导体间的电动力3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算3-5 触头间的电动力触头间的电动力3-6 电器的电动稳定性电器的电动稳定性2022/10/82022/10/82323第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算电流电流直流直流交流交流电动力电动力不随时间变化不随时间变化电动力电动力随时间变化随时间变化稳态稳态暂态暂态2022/10/82022/10/82424第第第第3 3章章章章 电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论电器的电动力理论3-4 交流电动力的计算交流电动力的计算单相交流单相交流稳态稳态下的电动